python 是使用最廣泛的動態(tài)編程語言之一。它支持一組豐富的包、圖形用戶界面（Graphical User Interface，GUI）庫和Web框架，讓你能夠構(gòu)建出高效的跨平臺應(yīng)用。它是一種理想的快速應(yīng)用開發(fā)語言。如此快速的開發(fā)通常會帶來一些問題，容易導(dǎo)致代碼的整體質(zhì)量、性能和擴(kuò)展性的降低。本文將會告訴你處理此類情況的方法，并幫助你開發(fā)出更好的Python應(yīng)用。

本文是摘自《Python應(yīng)用開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》的導(dǎo)言部分，這是一個(gè)對Python編程的回顧。正因如此，希望你最好已掌握一些關(guān)于Python語言的知識，同時(shí)也了解面向?qū)ο缶幊蹋∣bject Oriented Programming，OOP）的概念。

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?《Python應(yīng)用開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》

[美] 尼納德·薩斯葉（Ninad Sathaye） 著

下面是本文內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)：

我們將從安裝的先決條和搭建合適的Python開發(fā)環(huán)境開始。

為了給本書余下的部分定下基調(diào)，下一節(jié)將會對本書的高奇幻主題做一個(gè)簡要介紹。

接下來是我們的第一個(gè)程序。這是一個(gè)簡單的基于文本的奇幻游戲，它是一個(gè)Python腳本。

我們會給游戲增加一些復(fù)雜度，然后使用簡單的函數(shù)開發(fā)出游戲的改善版本。

接下來，我們會逐漸給游戲增加更多的特性，并用面向?qū)ο蟮母拍钪匦略O(shè)計(jì)代碼。

最后會簡要提及Python的抽象基類（Abstract Base Class，ABC）。

代碼解釋會稍顯冗余。有經(jīng)驗(yàn)的讀者可以跳過這些例子直接進(jìn)入下一章，但要確保你已理解本書的主題，并復(fù)習(xí)一下ch01_ex03.py文件中的代碼。

1.1　重要提示

在閱讀本文余下的部分之前，讓我們先來了解一些事項(xiàng)。如果你尚未了解，你應(yīng)該閱讀前言，其中記錄了以下大多數(shù)事項(xiàng)：

每章都有各自的一組Python源文件。盡管我們會討論大部分代碼，但是要保證你的手上有相關(guān)源文件。

源代碼可以從Packt Publishing的網(wǎng)站上進(jìn)行下載。請參照前言中相關(guān)說明。

本書中的示例代碼兼容Python 3.5.1版本。支持代碼包也提供兼容Python 2.7.9的文件。

正如前文提到的，本書需要讀者熟悉Python語言基礎(chǔ)，并了解面向?qū)ο缶幊谈拍睢?/p>

本書使用一個(gè)有趣的、基于文本的游戲主題作為工具來解釋應(yīng)用開發(fā)過程的各個(gè)方面，但是這本書本身并不是關(guān)于游戲程序開發(fā)的！

本書通常不提供練習(xí)題目（如果有的話）的解決方案。

本書中提供一些外部鏈接（Uniform Resource Locator，URL）可供讀者進(jìn)行擴(kuò)展閱讀。隨著時(shí)間推移，某些鏈接可能會失效。如果出現(xiàn)這種問題，請嘗試使用恰當(dāng)?shù)年P(guān)鍵字到網(wǎng)上去搜索。

1.2　安裝的先決條件

要確保已經(jīng)安裝了必要的軟件。表1-1總結(jié)了本章和后續(xù)需要的一些基本工具。下一節(jié)中會有更詳盡的安裝說明。

表1-1　安裝軟件?

?在接下來的章節(jié)中，我們需要安裝一些其他的依賴軟件。Python包管理器（pip）將會完成這項(xiàng)瑣碎的工作。

你已經(jīng)安裝了Python的必要環(huán)境或者你已經(jīng)知道如何安裝了嗎？如果是，那么請你跳過接下來的安裝說明，直接進(jìn)入本書的主題章節(jié)，開始真正的實(shí)踐內(nèi)容。

安裝Python

安裝Python有兩種方法。你可以使用官方發(fā)行版本的Python或者任何一種可免費(fèi)獲取的捆綁發(fā)行版本。

1．方法1——官方發(fā)行版本

對于Linux或Mac用戶來說，你的系統(tǒng)中可能已經(jīng)安裝了Python。如果沒有，你可以使用系統(tǒng)中的包管理器進(jìn)行安裝。Windows用戶可以通過Python官方網(wǎng)站下載Install Python來安裝Python 3.5，如圖1-1所示。?

圖1-1

如上面的安裝截屏所示，在安裝過程中，請確保選中“Add Python 3.5 to PATH”的選項(xiàng)。你也可以訪問Python的官方網(wǎng)站來下載特定平臺的發(fā)行版本。

2．方法2——捆綁發(fā)行版本

有很多Python免費(fèi)發(fā)行版本，這些版本捆綁了很多實(shí)用的包，包括pip和IPython。表1-2總結(jié)了一些最流行的Python發(fā)行版本，其中包括官方發(fā)行版本。

表1-2　Python發(fā)行版本?

?3．Python安裝位置

讓我們簡單說說Python的安裝位置，以及如何確保在你的終端窗口中

python

是一個(gè)可用的命令。當(dāng)然，事情可能會因情況不同而各異，這取決于你的安裝位置和你選擇的Python發(fā)行版本。

Python的官方文檔頁面有豐富的關(guān)于在不同平臺上安裝Python的信息。一旦你有超出本書所涵蓋內(nèi)容的需求時(shí)，可以參考官方網(wǎng)站給你提供進(jìn)一步的幫助。

類UNIX操作系統(tǒng)

在類UNIX操作系統(tǒng)如Linux中，典型的默認(rèn)安裝路徑通常是/usr/bin/python 或者/usr/local/bin/python。

如果你使用系統(tǒng)中自帶的包管理器安裝Python，那么在終端窗口中是可以使用命令Python或者Python 3的。如果命令不可用，你需要更新系統(tǒng)環(huán)境變量PATH，使其包含Python的可執(zhí)行文件路徑。例如，你的系統(tǒng)中有Bash shell，在用戶目錄下的.bashrc文件中增加如下配置：?

?用你的Python實(shí)際安裝路徑來替換/usr/bin。

Windows操作系統(tǒng)

在Windows操作系統(tǒng)中，典型的Python默認(rèn)安裝路徑如下: C:UsersnameAppData　LocalProgramsPythonPython35-32 python.exe。用你的Windows用戶名替換name。根據(jù)安裝文件和操作系統(tǒng)的不同，Python的安裝路徑也可能是Python 35-64。正如前面提到的，在安裝的時(shí)候，你需要選擇“Add Python 3.5 to PATH”，以保證Python或python.exe自動被識別為命令。另外，你也可以重新運(yùn)行安裝文件并選中該選項(xiàng)。

4．驗(yàn)證Python安裝

打開終端窗口（或者是Windows操作系統(tǒng)中的命令提示符）并輸入下面的命令來驗(yàn)證Python的版本。只有安裝了Python并且該命令在終端窗口中是可用命令時(shí)，那么該命令才會生效。否則，需要指定Python可執(zhí)行文件的全路徑。例如，在Linux上，如果Python安裝在/usr/bin下，你可以這樣指定/usr/bin/python：?

注意，上面的命令行中的$符號屬于終端窗口，它并不是命令本身的一部分。也就是說，實(shí)際的命令只是python -V。在Linux的終端窗口中，對普通用戶來說$或%是一個(gè)提示符。對root用戶（管理員）來說，提示符是#。類似的，在Windows系統(tǒng)中，對應(yīng)的符號是>。你要在這個(gè)符號的后面輸入實(shí)際的命令。

如果我們運(yùn)行上述命令，下面是一個(gè)可能的輸出示例：?

?5．安裝pip

pip是一個(gè)軟件包管理器，它使得從官方的第三方軟件庫PyPI中安裝Python包變得十分簡單。pip在Python 2的2.7.9以上版本，以及Python 3的3.4以上版本中已經(jīng)安裝好了。如果你使用其他版本的Python，可以在https://pip.pypa.io/en/stable/installing中找到安裝說明。

在Linux操作系統(tǒng)下，pip和Python可執(zhí)行文件的默認(rèn)位置是相同的。例如，如果Python安裝在/usr/bin/python，那么pip的路徑應(yīng)該是/usr/bin/pip。在Windows操作系統(tǒng)下，pip.exe通常默認(rèn)安裝在如下位置：C:UsersnameAppDataLocalProgramsPythonPython35-32　Scriptspip.exe。正如前文提到，用你的Windows用戶名替換路徑中的name。根據(jù)安裝文件和操作系統(tǒng)的不同，Python的安裝路徑也有可能是Python 35-64。

6．安裝IPython

這是一個(gè)可選的安裝。IPython是一個(gè)增強(qiáng)版的Python解釋器。如果你使用的發(fā)行版本沒有捆綁它，那么你可以使用以下命令進(jìn)行安裝：?

?安裝完成后，在終端中輸入ipython就可以啟動IPython的交互shell。Anaconda Python 3.5發(fā)行版的IPython shell截圖如下。

通常，使用Jupyter Notebook來書寫和分享交互程序是非常方便的。它是一個(gè)Web應(yīng)用程序，可以在交互環(huán)境下編寫帶有富文本、圖片、函數(shù)等內(nèi)容的Python代碼。欲獲取更多詳情，請?jiān)L問該項(xiàng)目的主頁。Jupyter Notebook可以通過以下方式進(jìn)行安裝：

7．選擇集成開發(fā)環(huán)境

選擇IDE進(jìn)行開發(fā)是個(gè)人的喜好問題。簡單來說，IDE是一個(gè)旨在加快應(yīng)用程序開發(fā)的工具。它通過對開發(fā)人員最常用的工具的集成，從而讓他們能夠來快速編寫出高效的代碼。Python安裝時(shí)帶有一個(gè)叫作IDLE的程序。這是一個(gè)基礎(chǔ)的Python IDE，可供你入門時(shí)使用。對于高級的開發(fā)，你可以從眾多免費(fèi)的或商業(yè)的工具中選擇一個(gè)。任何一款優(yōu)秀的Python IDE至少都具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

具有代碼自動完成和語法高亮功能的代碼編輯器。

具有可以瀏覽文件、項(xiàng)目、函數(shù)和類的代碼瀏覽器。

具有可以交互識別問題的調(diào)試器。

集成版本控制系統(tǒng)，例如Git。

你可以嘗試從一款免費(fèi)的IDE開始。下面列出部分流行的IDE。如果你只對簡單的源代碼編輯器感興趣，可以瀏覽https://wiki.python.org/moin/PythonEditors，表1-3提供了一些可供選擇的編輯器。

表1-3　可選的IDE?

?1.4　本書的主題

你讀過諸如《指環(huán)王》或托爾金的《霍比特人》等奇幻小說嗎？或者說看過根據(jù)這些小說改編的電影嗎？那么，好，這是一本高奇幻的、托爾金式的關(guān)于Python應(yīng)用開發(fā)的書籍。

更多關(guān)于J.R.R.托爾金的作品，請?jiān)L問相關(guān)網(wǎng)站。高奇幻一詞通常被用來代表交替虛幻世界中的一些列奇幻主題。

這本書帶你來到一個(gè)虛構(gòu)的世界，在那里你將開發(fā)一個(gè)基于上述主題的文本游戲。是的，即使在這個(gè)想象的世界里，你仍然可以繼續(xù)成為一個(gè)開發(fā)人員！在閱讀本書的過程中，將會有很多許多虛構(gòu)的人物陪伴著你。當(dāng)你學(xué)習(xí)Python開發(fā)的不同方面時(shí)，這些人物會跟你對話，問問題，提出新的功能，甚至與敵人打架。

應(yīng)該指出的是，本書不是關(guān)于游戲應(yīng)用程序開發(fā)的。本書只是使用一個(gè)簡單的基于文本的游戲作為一種媒介，來學(xué)習(xí)Python開發(fā)的各個(gè)方面。

說一句題外話，如果你有興趣玩一個(gè)高奇幻主題的游戲，那么你有相當(dāng)多的選擇。在諸多開源的項(xiàng)目中，《韋諾之戰(zhàn)》是評價(jià)最高的、免費(fèi)的、高奇幻主題的回合制策略游戲。請?jiān)L問該游戲官網(wǎng)查看更多詳情。

了解本書人物

讓我們來認(rèn)識一下本書各章節(jié)中那些會一直陪伴你的想象中的人物，參見表1-4。

表1-4　人物說明?

?Foo先生

Foo先生是一個(gè)人類騎士，一個(gè)被描繪成守護(hù)著南部平原的大騎士。他是本書中的主要人物，并會在本書中一直與我們進(jìn)行交談?

?獸人騎士

獸人是一個(gè)類似人類的想象中的動物。在這里，他被描繪成一個(gè)敵方的士兵。獸人的坐騎是一種類似于野豬的動物。在本章中，你就將遇到這個(gè)生物?

?精靈騎士

精靈是一種超自然的神靈。精靈通常騎在一匹小馬上。他被描繪成一個(gè)友好的伙伴。你會在第6章中遇到精靈先生?

?仙子

仙子是擁有與生俱來的魔力而且十分聰明的仙女。她的魔法只在第7章（詳見O(log n)）中使用過一次，用來尋找她的魔法盒。你會在第6章中第一次遇到仙子?

?侏儒

侏儒是一種矮小的、類似人類的神話中的存在。他被描繪成為Foo山的“大侏儒”。他問了很多問題。從本書第6章開始的后半部分里，你會看到侏儒的身影有了這個(gè)有趣的主題作為一個(gè)工具，讓我們通過簡單的命令行應(yīng)用程序開始我們的Python之旅。這將是一個(gè)基于文本的游戲。在接下來幾章中會增加一些復(fù)雜度，隨之而來的一些有趣的問題會不斷給你帶來挑戰(zhàn)。這本書將向你展示如何優(yōu)雅地處理這種情況。

1.4　簡單的腳本——獸人之襲V0.0.1

我們已經(jīng)安裝了必要的工具和開發(fā)環(huán)境，現(xiàn)在是時(shí)候來編寫我們的第一個(gè)Python程序了。這是一個(gè)簡單的靠碰運(yùn)氣取勝的游戲，同時(shí)也是一個(gè)命令行游戲。隨著本書內(nèi)容的不斷推進(jìn)，我們會給游戲增加更多的復(fù)雜度，通過學(xué)習(xí)到的新技術(shù)來開發(fā)更加高效的程序。所以，準(zhǔn)備行動吧！

1.4.1　游戲簡介——獸人之襲v0.0.1

在人類和他們的敵人之間的戰(zhàn)爭中，獸人就是第一個(gè)到來的敵人。一支巨大的獸人軍隊(duì)正在向人類的聚集地進(jìn)發(fā)。他們幾乎摧毀了行進(jìn)道路上的一切。人類不同種族的首領(lǐng)們聯(lián)起手來擊敗他們最強(qiáng)大的敵人，來共同為他們的偉大時(shí)代而戰(zhàn)斗。人們都被召集起來參加了軍隊(duì)。Foo先生，一個(gè)保衛(wèi)南部平原的勇敢騎士，穿過一片未知的茂密森林，開始長途跋涉，向東部進(jìn)發(fā)。兩天兩夜，他小心翼翼地穿過茂密的樹林。在路上，他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)小的孤立定居點(diǎn)。因?yàn)槠诘脑颍偌由弦Ｍa(bǔ)充糧食儲備，他決定繞道而行。當(dāng)他走進(jìn)村莊時(shí)，他看見了五個(gè)木屋，如圖1-2所示。周圍沒有發(fā)現(xiàn)任何人。猶豫之后，他決定走進(jìn)其中一間木屋……?

?1.4.2　問題說明

你正在設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的游戲，游戲中玩家需要為Foo先生選擇一個(gè)木屋。這些木屋是隨機(jī)被同伴或敵人占據(jù)的。同時(shí)，有些木屋仍有可能是空閑的。如果選擇的是一個(gè)被敵人所占據(jù)的木屋，那么玩家就輸?shù)舯荣?。如果是另外的兩種場景，那么玩家就贏得比賽。

1.4.3　偽代碼——0.0.1版本

現(xiàn)在游戲的目標(biāo)已經(jīng)明確了，請打開你最喜歡的編輯器，并記錄下主要的步驟。通常這被稱作偽代碼。

當(dāng)用戶希望一直玩這個(gè)游戲時(shí)：

• 打印游戲的任務(wù)；
• 創(chuàng)建一個(gè)木屋的列表；
• 在5個(gè)木屋中隨機(jī)分配敵人、同伴或空閑類型；
• 提示用戶選擇一個(gè)木屋的編號；
• 如果選中敵人占據(jù)的木屋，打印“你輸了”；
• 否則，打印“你贏了”。

正如你所注意到的，代碼的關(guān)鍵部分就是讓同伴或者敵人隨機(jī)占據(jù)木屋，并且保持剩下的木屋是未被占據(jù)的空閑狀態(tài)。我們要如何實(shí)現(xiàn)呢？讓我們用Python解釋器來快速地解決這個(gè)問題。如果你安裝了IPython，啟動IPython解釋器；否則，就通過在終端窗口中輸入 python 命令來使用默認(rèn)的Python解釋器。首先，我們需要一個(gè)Python list來保存所有木屋占有者的類型。接下來，我們將使用內(nèi)置 random模塊并調(diào)用 random.choice 來從列表中隨機(jī)取得一個(gè)元素。代碼如下面的屏幕截圖所示：?

?現(xiàn)在，我們只需要編寫其他的條件代碼即可。接下來，讓我們來查看一下代碼。

1.4.4　代碼查看

從為本章提供的補(bǔ)充代碼包中下載源代碼文件 ch01_ex01.py 。文件擴(kuò)展名 .py 表明它是一個(gè)Python文件。在Python編輯器或你選擇的一款I(lǐng)DE中打開它。建議在閱讀以下討論時(shí)，請保持隨時(shí)能查看該文件。通常能夠?yàn)g覽完整的代碼會讓你更容易且更好地理解它。觀察下面的代碼片段，它只是上文提到的文件中的 if __name__ == ‘__main__’ 條件代碼塊中的一小部分。

如果你安裝的是Python 2.7.9的話，支持代碼包中有一個(gè)單獨(dú)的Python 2.7.9兼容源代碼文件。?

?讓我們來看一下上面截圖的代碼片段。

前兩行代碼導(dǎo)入了兩個(gè)內(nèi)置模塊，從而獲得這些模塊中提供的功能。 textwrap 模塊為命令行中的消息提供了很好的格式打印功能。

if條件塊 if __name__ == ‘__main__’ ，只有當(dāng)該文件作為一個(gè)獨(dú)立的腳本運(yùn)行時(shí)才會被調(diào)用。換句話說，如果在其他文件中導(dǎo)入此文件，那么在條件塊中的代碼將不會被執(zhí)行。

現(xiàn)在，讓我們看看這個(gè)條件塊中的代碼。首先，我們會初始化一些變量。如前面所示的那樣， occupants 列表存儲了木屋占有人的類型。

最后幾行代碼只是對終端窗口中打印的文本進(jìn)行格式化。變量 dotted_line 是一個(gè)字符串，它是由72個(gè)連字符組成的一條長線。

代碼中的ASCII轉(zhuǎn)義序列是用來用粗體打印文本。序列033[1m表示使用粗體文本，033[0m表示返回到正常的打印樣式。

接下來的幾行代碼主要是在控制臺中打印關(guān)于游戲的進(jìn)一步信息：?

?讓我們看一看上面截圖中的代碼：

變量msg是一個(gè)非常長的變量。這也是textwrap被時(shí)常用到的地方。

使用textwrap.fill會讓每行以72個(gè)字符長度的方式來對消息進(jìn)行顯示，長度是通過前面代碼中定義的變量width來指定的。

現(xiàn)在，讓我們來看看下面的while循環(huán)吧。

對于Python 2.7.9來說，在上面的第一個(gè)示例代碼中唯一需要修改的是將調(diào)用內(nèi)置函數(shù)input的地方替換成raw_input：?

?

?最外層的循環(huán)讓玩家可以選擇重新開始游戲。

通過使用 random.choice ，我們可以隨機(jī)從 occupants 列表中挑選一個(gè)占有者，然后把它增加到小木屋的列表中。這個(gè)之前有過說明。

內(nèi)置的 input 函數(shù)用一個(gè)整數(shù)來接受用戶選擇的一個(gè)小木屋編號。變量 idx 用來存儲一個(gè)數(shù)字。

接下來，通過打印明細(xì)來表明占有者的信息。最后，根據(jù)與小木屋編號對應(yīng)的列表項(xiàng)來確定贏家。需要注意的是，huts 列表的索引是從0開始的。因此，根據(jù)選定的小木屋編號 idx 來取得相應(yīng)的列表項(xiàng)時(shí)，我們需要使用 idx-1 作為列表的索引。

1.4.5　運(yùn)行獸人之襲v0.0.1

假設(shè)你的系統(tǒng)環(huán)境變量PATH中已經(jīng)包含了Python（可能是Python或者Python 3）的話，那么可以通過以下方式在命令行運(yùn)行該程序：?

??僅此而已！請玩玩這個(gè)游戲，并嘗試選擇正確的木屋來解救Foo先生吧！下面的Linux終端窗口的快照顯示了程序的運(yùn)行情況：?

?本文摘自《Python應(yīng)用開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》?

?《Python應(yīng)用開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》

[美] 尼納德·薩斯葉（Ninad Sathaye） 著

?用Python 3.5構(gòu)建健壯的、可重用的、高效的應(yīng)用程序 ;輕松奇幻的學(xué)習(xí)主線，解決Python開發(fā)中遇到的實(shí)際問題

本書使用一個(gè)生動有趣的、基于文本的游戲主題作為講解內(nèi)容來介紹Python應(yīng)用開發(fā)過程的各個(gè)方面。全書共10章，涉及簡單應(yīng)用開發(fā)、模塊化、打包和發(fā)布應(yīng)用的代碼、文檔規(guī)范、單元測試、重構(gòu)、設(shè)計(jì)模式、性能監(jiān)測、性能優(yōu)化、GUI應(yīng)用、MVC框架等方方面面的軟件開發(fā)知識和技能。